Zdjęcie Hubble'a w świetle widzialnym odrzutowca emitowanego przez czarną dziurę o masie 3 miliardów Słońca w centrum galaktyki M87 (luty 1998 r.) Źródło: NASA / ESA i John Biretta (STScI / JHU)
Mimo że czarne dziury - z definicji i samej natury - są największymi skarbcami Wszechświata, gromadząc i pożerając materię i energię do tego stopnia, że nawet światło nie może uciec ich przyczepności grawitacyjnej, często wykazują również dziwne zachowanie także z dala od nich, w postaci dżetów, które wybuchają setki tysięcy - jeśli nie miliony - lat świetlnych w kosmos. Strumienie te zawierają przegrzaną plazmę, która nie przedostała się przez horyzont zdarzeń czarnej dziury, ale raczej została „podkręcona” przez swoją potężną grawitację i intensywny obrót i ostatecznie została wystrzelona na zewnątrz, jak z ogromnego kosmicznego działa.
Dokładne mechanizmy tego, jak to wszystko działa, nie są dokładnie znane, ponieważ czarne dziury są notorycznie trudne do zaobserwowania, a jednym z bardziej kłopotliwych aspektów zachowania się odrzutu jest to, że zawsze wydają się być ustawione w linii z osią obrotu aktywnie zasilającej się czerni otwór, a także prostopadle do dołączonego dysku akrecyjnego. Teraz nowe badania z wykorzystaniem zaawansowanych modeli komputerowych 3D potwierdzają pogląd, że to przyspieszony obrót czarnej dziury w połączeniu z magnetyzmem plazmy odpowiada za kształtowanie dżetów.
W ostatnim artykule opublikowanym w czasopiśmie Nauka, profesor nadzwyczajny z University of Maryland Jonathan McKinney, dyrektor Instytutu Kavli Roger Blandford i Alexander Tchekhovskoy z Princeton University informują o swoich odkryciach dokonanych za pomocą symulacji komputerowych złożonej fizyki znalezionej w pobliżu supermasywnej czarnej dziury. Te GRMHD - skrót od General Relativistic Magnetohydrodynamic - komputerowe symulacje śledzą interakcje dosłownie milionów cząstek pod wpływem ogólnej teorii względności i fizyki relatywistycznych namagnetyzowanych plazm… zasadniczo bardzo gorące rzeczy, które znajdują się w dysku akrecyjnym czarnej dziury .
Czytaj więcej: Pierwsze spojrzenie na ucztę Black Hole
What McKinney i in. odkryli w swoich symulacjach, że bez względu na to, jak początkowo zorientowali strumienie czarnej dziury, zawsze ostatecznie kończyli się w linii z osią obrotu samej czarnej dziury - dokładnie tym, co znaleziono w obserwacjach w świecie rzeczywistym. Zespół odkrył, że jest to spowodowane liniami pola magnetycznego generowanymi przez plazmę skręconą przez intensywny obrót czarnej dziury, gromadząc w ten sposób plazmę w wąskie, skupione strumienie, odwracające się od jej osi obrotu - często na obu biegunach.
Na dalszych dystansach wpływ spinu czarnej dziury słabnie, dlatego dżety mogą zacząć się rozpadać lub odchylać od początkowych ścieżek - ponownie, co zaobserwowano w wielu obserwacjach.
Ten mechanizm „magneto-spinowego wyrównywania”, jak go nazywa zespół, wydaje się być najbardziej rozpowszechniony w przypadku aktywnych supermasywnych czarnych dziur, których dysk akrecyjny jest grubszy niż cienki - w wyniku albo bardzo wysokiej, albo bardzo niskiej prędkości spadania materia. Tak jest w przypadku gigantycznej galaktyki eliptycznej M87, widzianej powyżej, która ma genialny strumień utworzony przez czarną dziurę o masie 3 miliardów Słońca w centrum, a także znacznie mniej masywną masę SMBH o masie 4 milionów w centrum naszej galaktyki, Sgr A *.
Czytaj więcej: Czarna dziura w Drodze Mlecznej strzela najjaśniejszym rozbłyskiem w historii
Korzystając z tych odkryć, można lepiej przewidzieć przyszłe przewidywania dotyczące zachowania przyspieszonej materii wpadającej do serca naszej galaktyki.
Przeczytaj więcej na temat aktualności Instytutu Kavli tutaj.
Wstawiony obraz: migawka symulowanego systemu czarnej dziury. (McKinney i in.) Źródło: The Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC)
